Metoda Quantum Ray Marching w celu przeformułowania symulacji transportu światła
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie wykorzystaniem komputerów kwantowych w grafice komputerowej, zwłaszcza w zakresie renderowania. Obecny stan wiedzy w dziedzinie renderowania kwantowego opiera się na algorytmie Grovera służącym do znajdowania przecięć promieni w czasie 𝑂(√𝑀) dla 𝑀 prymitywów. To podejście kwantowe jest szybsze niż proste podejście o czasie 𝑂(𝑀), ale wolniejsze niż 𝑂(log 𝑀) w nowoczesnym ray tracingu z wykorzystaniem struktury danych przyspieszającej obliczenia. Ponadto ta kwantowa metoda śledzenia promieni jest zasadniczo ograniczona do rzucania jednego promienia na raz, co sprawia, że skala renderowania kwantowego dla liczby promieni pozostaje taka sama jak w przypadku algorytmów niekwantowych. Przedstawiamy nową metodę renderowania kwantowego, kwantowe marszowanie promieni, opartą na przeformułowaniu marszowania promieni jako kwantowego spaceru losowego. Nasza praca jest pierwszym kompletnym potokiem renderowania kwantowego zdolnym do symulacji transportu światła i pozostaje asymptotycznie szybsza niż jej niekwantowe odpowiedniki. Nasze kwantowe ray marching może śledzić wykładniczą liczbę ścieżek przy kosztach wielomianowych i wykorzystuje kwantową integrację numeryczną, aby zbiegać się w 𝑂(1/𝑁) dla 𝑁 oszacowań, w przeciwieństwie do niekwantowego 𝑂(1/√𝑁). Właściwości te doprowadziły do pierwszego renderowania kwantowego, które jest asymptotycznie szybsze niż niekwantowe renderowanie metodą Monte Carlo. Przetestowaliśmy numerycznie nasz algorytm, renderując sceny 2D i 3D.
